工学：視覚制御ジェッティングによる複合材料システムとロボットの作製

自然界の生物の複雑な構造や機能を人工的な形で再現することは、人類にとって長年の目標である。その目的は、高い空間解像度と、弾性材料から剛性材料まで幅広い複雑な材料配置を有する作動システムを創成することである。従来の製造プロセスでは、そうした複雑なシステムの作製は困難だった。広範な弾性特性、解像度、統合された作動感知チャネルを持つ機能的なシステムを自動的かつ迅速に作製することは、依然として未解決の難題である。今回我々は、複雑なシステムやロボットを作製できる、「視覚制御ジェッティング（vision-controlled jetting）」と呼ばれるインクジェット堆積プロセスを提案する。このプロセスでは、スキャンシステムが三次元プリント形状を捉えて、デジタルフィードバックループを可能にするため、機械的プラナライザーの必要性が排除される。この非接触プロセスによって連続硬化化学の使用が可能になり、その結果、より幅広い種類と弾性係数の材料のプリントが可能になる。今回印刷された材料と最先端材料を比較する標準化された試験によって、材料特性の向上が評価された。我々は、腱駆動ハンド、空気圧で作動する歩行マニピュレーター、心臓を模倣したポンプ、メタマテリアル構造といった多様で複雑な高解像度複合材料システムやロボットを直接作製した。今回の手法によって、高解像度の機能性多材料システムを製造するスケーラブルな自動高スループットプロセスが得られる。

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